Assistente de estacionamento a laser: 12 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Infelizmente, devo compartilhar minha oficina de garagem com nossos carros! Isso geralmente funciona bem, no entanto, se um de nossos dois carros estiver estacionado muito longe, eu mal consigo me mover em torno da minha furadeira, fresadora, serra de mesa, etc. Por outro lado, se um carro não estiver estacionado longe o suficiente, a porta da garagem não fecha ou pior ainda, bate na traseira de um veículo ao fechar!

Como você provavelmente concordará, a “precisão do estacionamento” varia entre os motoristas e frequentemente ficava frustrado ao desviar de um para-lama apenas para chegar à minha bancada de trabalho. Eu tentei "soluções mecânicas", como uma bola de tênis pendurada em uma corda amarrada a uma viga superior, mas descobri que elas atrapalharam ao me mover ou trabalhar dentro de uma vaga de carro vazia.

Para resolver este dilema, eu vim com esta solução de alta tecnologia (potencialmente over-kill!) Que ajuda a posicionar os carros com uma polegada ou mais de perfeição todas as vezes. Se você enfrentar um problema semelhante, ofereço-lhe o Assistente de estacionamento a laser. Esta solução MICROCOMPUTER-GEEK funciona bem, mas é simples o suficiente para ser construída e instalada em um fim de semana.

Lasers para o resgate

Recentemente, eu tinha alguns módulos de laser que sobraram em minha caixa de lixo que estavam procurando algo para fazer. Portanto, à luz (sem trocadilhos) dos meus problemas contínuos de estacionamento na garagem, elaborei um esquema para montar os lasers nas vigas da garagem voltados para os carros abaixo. O resultado é um ponto de laser projetado no painel do carro exatamente onde o carro precisa ser parado. As instruções do motorista são simples. Basta dirigir o carro até a garagem e parar ao ver o RED DOT no painel pela primeira vez!

Etapa 1: Segurança do laser

Antes de prosseguir, gostaria de fazer uma pausa para algumas palavras sobre segurança do laser. Mesmo os lasers RED de 5 MW de potência relativamente baixa usados neste projeto são capazes de produzir feixes de luz de alta energia extremamente brilhantes e bem focalizados. Essa luz pode prejudicar sua visão! NÃO OLHE DIRETAMENTE PARA O FEIXE DE LASER EM QUALQUER MOMENTO.

Etapa 2: Seleção do Módulo Laser

Para a configuração dos meus dois carros, instalei um par de pequenos módulos de laser vermelho focalizáveis de 5 MW (miliwatt), um sobre cada compartimento de carro. Conforme mostrado na Figura 2, esses são módulos pequenos e independentes que podem ser alimentados por qualquer fonte de alimentação de 3 a 6 VCC. Esses módulos podem ser comprados no eBay por US $ 4- $ 10 cada. alcance, são fáceis de montar e podem ser focados no painel do seu carro para fornecer um ponto vermelho que é fácil de ver, mesmo em condições de luz do dia. Na verdade, recomendo que, durante a instalação, você suavize um pouco o foco, pois isso aumentará o tamanho do ponto de laser visto no painel e também reduzirá um pouco sua intensidade.

Alternativas de laser

Você pode perguntar: "Não há lasers mais baratos disponíveis?" A resposta é SIM, ponteiros laser muito baratos movidos a bateria podem ser encontrados por um ou dois dólares. Na verdade, eu comprei alguns para outros projetos, mas descobri que eles não têm brilho de saída. Sinta-se à vontade para experimentá-los, pois podem ser brilhantes o suficiente para você, mas para a minha instalação, descobri que módulos mais brilhantes e focalizáveis eram uma opção melhor.

Mas espere! Alguns lasers produzem um padrão LINE ou CROSS. Não seriam ainda melhores? Para fazer um padrão de LINHA ou CRUZ, uma lente secundária é colocada dentro do módulo de laser para transformar a saída da fonte de ponto de laser normal no padrão desejado. Ao gerar o padrão LINE ou CROSS, a saída do laser de alta intensidade é distribuída, “diluída” se você quiser, para formar a imagem de linha (ou cruz). Em meus testes de garagem com essas lentes, achei as linhas de laser resultantes muito fracas para ver no painel do automóvel, especialmente durante o dia com a luz do sol entrando pelas janelas da garagem.

Etapa 3: Controlador de laser Geração 1

Para maximizar a vida útil do laser, alguns circuitos são necessários para ligar o laser quando necessário e, em seguida, desligar quando não for. Nosso abridor de porta elétrico, como a maioria, acende automaticamente uma lâmpada toda vez que o abridor de porta é acionado. Esta lâmpada permanece acesa por cerca de 5 minutos e depois desliga. Em minha primeira implementação, simplesmente coloquei um sensor de luz logo acima da lâmpada do abridor e usei-o para acionar um transistor de potência que ativou os lasers do assistente de estacionamento. Enquanto isso movia as coisas, logo percebi que se a porta da garagem já tivesse sido aberta um pouco antes de eu estacionar, os lasers não seriam ativados. Isto é, uma vez que o temporizador da Lâmpada Abridor de Luz havia expirado, era necessário realmente desligar o mecanismo de abertura da porta da garagem para acender a lâmpada do abridor e, por sua vez, fazer com que os lasers do assistente de estacionamento funcionassem.

Para superar essa limitação, criei o Gen-2, uma solução mais completa para acionar os lasers do assistente de estacionamento CADA VEZ que um carro entra na garagem

Etapa 4: Controlador de laser Gen 2 - Usando o sensor Opener Saftey

Um “sensor de porta bloqueada” é um recurso de segurança obrigatório em todos os abridores de porta de garagem. Isso geralmente é feito disparando um feixe de luz infravermelho através da abertura da porta da garagem, cerca de 15 centímetros acima do nível do chão. Conforme mostrado na Figura 3, este feixe de luz se origina do Emissor 'A' e detectado pelo Sensor 'B'. Se algo obstruir este feixe de luz durante o fechamento da porta, uma CONDIÇÃO DE PORTA BLOQUEADA é detectada e o movimento de fechamento da porta é revertido pelo abridor de modo a retornar a porta à sua posição totalmente levantada.

Conforme mostrado na figura acima, o sensor de segurança 'Porta bloqueada' consiste no emissor de luz infravermelho 'A' e no detector de luz infravermelho 'B'.

Você normalmente encontrará os sensores de porta bloqueada conectados ao abridor de porta usando um fio de 2 condutores, como as linhas VERMELHAS que aparecem na Figura 3. Este par de fios simples interconecta o Emissor, o Detector e o Abridor. Acontece que este esquema de interconexão 1) fornece ENERGIA do abridor para executar os sensores e 2) fornece um caminho de comunicação dos sensores de volta ao abridor.

Etapa 5: Como funciona o sensor de segurança da porta

Como o sensor de porta bloqueada está ativo o tempo todo, descobri que poderia utilizar o sensor para detectar o “evento de porta bloqueada” momentâneo que ocorre sempre que um veículo é conduzido para a garagem para estacionar. Para fazer isso funcionar, era apenas uma questão de entender o formato de alimentação e sinalização presente na fiação do sensor de porta bloqueada.

A figura acima mostra a forma de onda de sinalização de porta bloqueada para um sistema de abertura de porta da marca GENIE

Eu tenho um abridor de marca “GENIE” e colocando um osciloscópio através do par de fios entre o abridor e os sensores, encontrei uma forma de onda pulsante de pico a pico de 12 volts sempre que o sensor da porta NÃO estava BLOQUEADO. Como visto, a tensão através dos fios do sensor torna-se um + 12VDC constante sempre que o sensor ESTÁ BLOQUEADO.

Optei por implementar este projeto com software dentro de um pequeno microcontrolador Arduino NANO. O esquema completo do controlador de laser NANO é encontrado na próxima etapa. Eu usei um pequeno pedaço de material de placa de circuito de protótipo do estilo perf-board para segurar o NANO e os poucos componentes restantes necessários para este projeto. Uma pequena régua de terminais ou outros conectores de sua escolha podem ser usados para interconectar ao seu abridor de porta e os módulos de laser.

Se você pular para o esquema, é visto que o sinal do sensor de porta PP 12V de entrada passa por alguns diodos (apenas para obter a polaridade certa) e, em seguida, por um transistor NPN (Q1) antes de ser entregue a um pino de entrada no o NANO. Conforme ilustrado nas formas de onda acima, esse transistor faz duas coisas. 1) Converte o sinal 12 V de pico a pico em um sinal de 5 volts compatível com o NANO, e 2) INVERTE os níveis lógicos.

CUIDADO: O esquema de fiação e sinalização descrito acima se aplica aos abridores de porta da marca GENIE. Embora eu acredite que a maioria dos esquemas de sensores de dois fios opere usando uma técnica de sinalização semelhante, você pode ter que colocar um escopo na fiação do sensor em seu sistema de abertura de porta de garagem para entender os detalhes do sinal e ajustar o projeto conforme necessário

Etapa 6: O Hardware

Optei por implementar este projeto em software usando um pequeno microcontrolador Arduino NANO. O esquema completo do controlador de laser NANO é encontrado na próxima etapa. Eu usei um pequeno pedaço de material de placa de circuito de protótipo do estilo perf-board para segurar o NANO e os poucos componentes restantes necessários para este projeto. Uma pequena régua de terminais ou outros conectores de sua escolha podem ser usados para interconectar ao seu abridor de porta e os módulos de laser.

Como você pode ver no esquema, o sinal de entrada do sensor de porta + 12V PP (etapa anterior!) Passa por alguns diodos (apenas para obter a polaridade certa) e, em seguida, por um transistor NPN (Q1) antes de ser entregue a uma entrada- pino no NANO. Conforme ilustrado nas formas de onda da Figura 4, esse transistor faz duas coisas. 1) Converte o sinal 12 V Pico a Pico em um sinal de 5 volts compatível com o NANO, e 2) INVERSA os níveis lógicos.

Um pino de saída NANO aciona um transistor MOSFET de energia (Q3) para fornecer energia aos lasers. Os componentes restantes fornecem indicadores LED e uma entrada de chave de “modo de teste”.

Etapa 7: Construindo o Atendedor de Estacionamento a Laser

A lista de peças para este projeto é encontrada acima. Usei um pequeno pedaço de perf-board para montar o NANO, transistores e outras peças. Fiação ponto a ponto foi usada para completar todas as interconexões no perf-board. Em seguida, localizei uma pequena caixa de utilidades de plástico para abrigar o conjunto completo da placa de desempenho. Fiz os furos necessários na caixa para que os LEDs e o INTERRUPTOR DE TESTE estivessem acessíveis. Eu direcionei o cabo de alimentação DC da fonte de alimentação da parede através do gabinete e conectei-o diretamente ao perf-board. Eu usei alguns conectores fono estilo “RCA” para fazer as conexões de energia aos lasers e cortei alguns cabos de áudio antigos para interconectar os lasers a esses conectores RCA simplesmente conectando o fio do laser PRETO (- LASER VDC) ao SHIELD, e o Fio laser VERMELHO (+ LASER VDC) para o condutor central. Em seguida, cobri cada emenda com algumas camadas de tubo retrátil para fornecer isolamento e reforço mecânico.

Usei alguns parafusos de madeira para montar a caixa de controle do laser nas vigas perto do controle remoto da porta da garagem.

Quanto ao software, você precisará baixar o código-fonte e editar / compilar / fazer upload usando seu IDE Arduio.

Etapa 8: Opções de fonte de alimentação

Um pequeno plug-in de alimentação capaz de fornecer 5 VCC regulado é necessário para este projeto. Como cada laser precisa de cerca de 40 ma a 5 VCC, uma instalação de dois lasers precisa de uma fonte de pelo menos 100 ma. Encontrei uma fonte de alimentação de parede verruga de 5 VCC regulada adequada em minha caixa de sucata que funcionou bem. Um carregador de telefone celular regulado de 5 VCC também é uma opção viável. Eles são totalmente aterrados, possuem um receptáculo USB para conexão com um telefone celular ou tablet e normalmente estão disponíveis por apenas alguns dólares. Pode-se simplesmente cortar uma extremidade de um cabo USB e conectar os fios 5 VCC e TERRA apropriados aos terminais de entrada de alimentação de controle do laser.

CUIDADOS COM A FONTE DE ALIMENTAÇÃO E MÓDULO LASER:

1. Tome cuidado para medir e verificar a saída de qualquer suprimento que você usar. Muitas fontes de verrugas de parede NÃO SÃO REGULADAS e podem ter saídas de tensão muito alta quando carregadas com pouca carga. A sobretensão pode sobrecarregar os lasers, criando níveis inseguros de luz laser, bem como encurtando a vida útil do laser.

2. Não recomendo consumir + 5 VCC do NANO para alimentar os lasers, pois isso pode exceder a capacidade da corrente de saída de energia do NANO, o que pode superaquecer ou danificar a placa da CPU do NANO.

3. Para evitar qualquer contenção de aterramento com o seu abridor de porta de garagem, certifique-se de que a fonte de alimentação de 5 VCC que você usa para este projeto esteja FLUTUANTE em relação ao aterramento.

Observe que a caixa de metal de cada módulo de laser está eletricamente conectada ao fio de alimentação do laser POSITIVO (VERMELHO). Como tal, todo o circuito, conforme mostrado, deve ser construído para ser totalmente isolado (também conhecido como "flutuante") em relação ao aterramento

Etapa 9: montagem dos lasers

Usei braçadeiras de ½ polegada para prender cada laser a um bloco de madeira que aparafusei na viga da garagem. Algumas camadas de fita isolante foram necessárias ao redor de cada laser para aumentar o diâmetro de 12 mm do módulo do laser, de modo que fosse segurado firmemente no lugar pela lâmpada do cabo. O único parafuso da braçadeira do cabo permite que o laser gire conforme necessário para o alinhamento. Conforme observado, o próprio bloco de madeira é ancorado à viga com um único parafuso para que o próprio bloco de madeira possa ser girado conforme necessário.

Usando a chave "MODO DE TESTE" e os dois "ajustes de alinhamento óptico", é fácil fazer a configuração para localizar o ponto do laser precisamente no ponto certo do painel do veículo.

Etapa 10: como funciona

A lógica de operação do controlador de laser é bastante simples. Assim que a linha de sinalização do sensor de porta bloqueada passa de pulsante para um nível estável, sabemos que temos um evento de Porta bloqueada. Assumindo que a porta bloqueada é devido a um veículo entrando na garagem e interrompendo momentaneamente o feixe do sensor da porta, podemos ligar imediatamente os lasers de assistência ao estacionamento. Após cerca de 30 segundos, podemos desligar os lasers.

O código de software "modo de execução" que implementa essa lógica é visto na Figura 5. O NANO simplesmente monitora o pino de entrada do sensor da porta e sempre que o sinal permanece na lógica 0 por mais de ½ segundo, conclui que temos um sensor bloqueado. evento e ativa o Parking Assist Lasers. Assim que o sinal pulsante retorna (carro totalmente na garagem, sensor de porta não está mais bloqueado), iniciamos um “temporizador Laser-OFF” de 30 segundos. Quando esse temporizador expira, a sequência é concluída e os lasers são desligados.

O conjunto de código completo é um pouco mais complexo, pois também deve lidar com alguns indicadores LED e um botão de alternância. A chave seletora seleciona entre o “MODO DE EXECUÇÃO” normal e o “MODO DE TESTE”. No MODO DE TESTE, o sensor da porta da garagem é ignorado e os lasers são apenas LIGADOS. Isso é usado durante a instalação e configuração para que se possa apontar os lasers no local correto no para-brisa / painel do carro. Três LEDs mostram POWER-ON, LASER-ON e STATUS. O LED STATUS ficará aceso sempre que uma porta bloqueada for detectada. Este LED piscará uma vez por segundo quando a porta não estiver mais bloqueada e o temporizador Laser-OFF estiver em contagem regressiva. A luz de STATUS piscará rapidamente sempre que a chave seletora for colocada na posição MODO DE TESTE.

Etapa 11: Resumo

O projeto Laser Parking Assistant faz o trabalho para mim e foi surpreendentemente bem aceito pela minha “comunidade de usuários” (cônjuge). Agora, o estacionamento de alta precisão é alcançado rotineiramente. Acho que o ponto de laser é facilmente visível em todas as condições de iluminação, mas o motorista não se distrai muito com o ponto e permanece atento aos arredores enquanto estaciona.

Se você enfrentar um problema de estacionamento semelhante e estiver procurando por uma abordagem NERD INTENSIVA, esta pode ser a solução que funciona para você também!

Feliz estacionamento!

Etapa 12: referências, esquemático, arquivos de código-fonte do Arduino

Veja os arquivos anexos para o código-fonte e um arquivo PDF do esquema completo.

OUTRAS REFERÊNCIAS

Fontes de Módulos Laser:

Pesquise no eBay por: Foco laser de ponto 5mW

Fontes de chave seletora em miniatura:

Pesquise no eBay por uma chave seletora de miniture

Fontes para IRFD9120 MOSFET:

Pesquisa no eBay por: IRFD9120

Fontes para fonte de alimentação de + 5VDC

Pesquise no eBay por: 5VDC Cell Phone Charfer

Folha de dados para dispositivo MOSFET de canal P

www.vishay.com/docs/91139/sihfd912.pdf